【摘 要】
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为解决滚动轴承保持架故障振动信号存在的不稳定性、无冲击特性和故障特征难以获取问题,研究提出基于“端到端”识别的适应性卷积神经网络故障诊断模型.将不同保持架故障状态下的振动信号按一定比例采用有重叠样本分割进行数据增强,并对样本实施分段标准化预处理构建训练和测试集合;利用卷积神经网络实现对振动信号的自适应特征提取和特征降维;在输出端利用全局平均池化替换经典构架中使用的全连接运算,以减少训练模型参数和过程运算量,避免发生过拟合,最终经Softmax分类输出诊断结果.试验结果表明算法能够达到99％以上的故障识别率
【机 构】
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太原理工大学机械与运载工程学院,太原030024;太原理工大学机械与运载工程学院,太原030024;太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室,太原030024
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为解决滚动轴承保持架故障振动信号存在的不稳定性、无冲击特性和故障特征难以获取问题,研究提出基于“端到端”识别的适应性卷积神经网络故障诊断模型.将不同保持架故障状态下的振动信号按一定比例采用有重叠样本分割进行数据增强,并对样本实施分段标准化预处理构建训练和测试集合;利用卷积神经网络实现对振动信号的自适应特征提取和特征降维;在输出端利用全局平均池化替换经典构架中使用的全连接运算,以减少训练模型参数和过程运算量,避免发生过拟合,最终经Softmax分类输出诊断结果.试验结果表明算法能够达到99％以上的故障识别率,且在不同负载和转速下均保持良好的泛化性能和鲁棒性,可有效应用于轴承保持架故障诊断任务.
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旋转部件是否发生局部故障,关键是判断其振动信号在空间上是否出现周期性冲击以及周期大小.卷积神经网络(CNN)善于挖掘数据空间上的局部重要的信息特征,具有“端对端”的优势,从而克服了人工提取特征的缺陷;由于振动信号在时间维度上也蕴含着丰富的信息,而长短时记忆网络(LSTM)善于从动态变化的序列数据中学习到时间上的关联性;门控递归单元(GRU)属于LSTM的变种,但相对于LSTM结构更加简洁,参数的数量更少,因此将CNN的空间处理能力和GRU时序处理能力的优势结合,提出一种双通道特征融合CNN-GRU齿轮箱故
为了对旋转机械的故障特征进行自适应提取,实现智能故障诊断,提出了一种基于批量归一化的一维卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)模型.由于卷积神经网络通常应用于二维图像或三维视频领域,故通过将卷积核改进为一维卷积核来实现对采集的一维振动数据的直接卷积,并且采用了批归一化层来防止过拟合,采用HZXT-008小型转子实验台采集的数据对该方法进行验证.试验结果表明该方法平均诊断准确率高达98.43％,并且与其他模型相比稳定性更高.该方法实现了大量样本下旋转机械不同故障类
为研究分体三箱断面主梁桥梁的抗风性能并提出有效的气动优化措施,基于某公铁两用分体三箱断面主梁大跨度斜拉悬索协作体系桥梁,开展了不同风攻角、不同紊流度流场以及5种不同气动措施下的节段模型风洞试验.结果 表明,箱体分离会使主梁断面颤振临界风速大幅提高,但会造成箱体间流场的复杂化从而带来涡激振动(VIV)问题.成桥状态原始断面0°、±3°攻角下均发现了扭转VIV,最大扭转振幅1.238°;颤振临界风速均高于97.3 m/s.桥面抑流板、不同检修轨道位置及梁底导流板3种措施对扭转VIV抑制效果不理想;箱体间隙处加
基于设计地震动的斜入射波时程确定方法对土石坝的地震响应有显著影响,分析了斜入射P波和SV波时程按均质岩体在平坦地表水平向设计地震动1/2调幅,获得这种常用方法及其适用性.在P波和SV波组合斜入射前提下,考虑两者对半无限空间自由场的共同作用,建立了空间任意点自由场分量表达式,基于控制点自由场分量与设计地震动分量相同的原则,建立了入射波时程与入射角度的函数关系,提出了基于两向设计地震动的入射波时程确定方法.分析了在按垂直入射假定确定斜入射波时程时半无限空间地表自由场和基岩-覆盖层-土石坝系统地震响应相对于该方
为了提高水下悬浮隧道(SFT)在外界碰撞作用下的安全性,其管体采用钢-混凝土组合截面.考虑材料非线性和应变率效应,采用ABAQUS有限元程序对钢筋混凝土截面、内衬式组合截面和外贴式组合截面管体在碰撞作用下的局部响应进行数值模拟;通过分析碰撞冲击力、混凝土损伤发展和耗能情况,对不同截面的防撞性能进行了对比,并分析了钢板厚度对内衬截面局部冲击响应的影响.结果 表明,碰撞会造成悬浮隧道管壁内侧混凝土崩落和贯通损伤,威胁结构安全.外贴钢板会使冲击力峰值增大,加重管体混凝土损伤,对结构不利;内衬钢板在一定程度上能减
为了对圆钢管混凝土(CFST)构件遭受横向冲击下的挠度计算方法进行研究,在刚塑性假定的基础上,推导出了构件在任一点遭受横向冲击下的最大挠度理论计算公式.考虑到能量损失和局部变形等实际情况与刚塑性假定的差异性,以55根圆钢管混凝土构件冲击作用下的挠度试验数据作为统计样本,拟合得到挠度计算公式的修正系数,用于修正刚塑性假定导致的计算误差.修正后公式的适用范围为:冲击质量在193.35 ～ 920.00 kg;冲击速度在3.96～14.48 m/s.对于敏感因素套箍系数,两端固支时,套箍系数在0.5 ～2.0;
利用新近补充的美国西部地区宽频带速度基岩记录,对水平向基岩5％阻尼比地震动反应谱衰减关系的长周期段(T=3 ～10 s)进行了重新拟合,并将其与短周期反应谱衰减关系(T=0.04～6.00 s)在周期2.0s附近进行对接.基于新得到的长周期范围0.04～10.00 s的衰减模型,对离散标准差、远场区域归一化反应谱特性等进行了分析.新得到的衰减关系使用的技术方法和强震数据集等与GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》项目编图采用的相一致,适用范围为Ms5.0～8.0,震中距0～ 500 km.
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